Ba al zenekien sendagai berri bat aurkitzeak 10 eta 15 urte artean behar dituela eta milaka milioi dolar kostatzen dela? Inbertitutako denbora, diru eta ahalegin kopurua izugarria da, baina hori guztia aldatzen ari da kimioinformatika izeneko diziplina zientifiko bati esker.Zer den eta nola laguntzen duen sendagai berriak aurkitzenErantzuna zirraragarria bezain konplexua da, eta mezu honetan modu sinple batean azalduko dugu.
Zer da kimioinformatika? Kimika eta informatikaren fusio zirraragarria
Ulertzeko Zer da kimioinformatika?Imajinatu giltzarrapo oso konplexu bat irekitzen duen giltza berezi bat aurkitu behar duzula. Baina giltza hamar mila milioi giltza ezberdinez osatutako mendi baten artean ezkutatuta dago. Zer lan! Imajina al dezakezu zenbat denbora eta ahalegin beharko litzatekeen giltza bakoitza banan-banan bilatu eta probatzeak?
Beno, industria farmazeutikoak erronka izugarri honi aurre egin behar dio. Sarrailak gaixotasunak eragiten dituen proteina bat irudikatzen du, eta giltza sendagai bihur daitekeen molekula kimiko bat da. Hamarkadetan zehar, Adituek 'eskuzko' sistemak erabili dituzte droga berri bakoitza aurkitzeko, denbora, diru eta ahalegin kopuru izugarria inbertituz.
Analogiara itzuliz, imajinatu orain baduzula sistema adimenduna Hamar gakoetatik bederatzi berehala baztertzeko gai da, egokitzen ez direnak. Sistemak, gainera, zein gakok duten formarik onena aurreikusten, biltzen eta multzotan sailkatzen laguntzen dizu. Bikain! Funtsean, horixe da Kimiinformatikaren magia.
Zer da kimioinformatika? Atariaren arabera PubMed, "datu kimikoen bilketa, biltegiratzea, analisia eta manipulazioan oinarritzen den informazio-teknologiaren arloa da". Diziplina zientifiko hau informatika eta datu-zientzia teknikak erabiltzen ditu kimikako arazo konplexuak konpontzekoBatez ere sendagaien aurkikuntzan oinarritzen da, baina hainbat sektoretan ere baditu aplikazioak (nekazaritza-kimikoak, elikagaiak, etab.).
Bi oinarrizko zutabe: datuak eta algoritmoak
Kimiinformatikak nola funtzionatzen duen ulertzeko, bere bi osagai funtsezkoei buruz hitz egin behar dugu: datu kimikoak, alde batetik, eta algoritmoak eta ereduak, berriz. Azken hauek datu kimikoak prozesatzeko erabiltzen dira eta, horrela, sendagaien garapena optimizatzeko aukera ematen duen informazio baliagarria lortzeko. Horretarako, lehenik eta behin, dagoen konposatu kimiko bakoitzari lotutako datu guztiak digitalizatu behar dira.
Beraz, dena hasten da honekin molekulen digitalizazioa.Hauek digitalki irudika daitezke formatu bereziak erabiliz (adibidez, SMILES, InChI edo SDF fitxategiak), ordenagailu batek ulertu eta prozesatu ditzakeenak. Noski, ez gara marrazki soilez ari: fitxategi hauek atomoak, haien loturak, hiru dimentsioko egitura, karga elektrikoa, propietate fisikoak eta abar bezalako informazioa kodetzen dute. Horren ondorioz, milioika molekula gordetzen dituzten datu-base erraldoiak sortu dira, bai naturalak bai sintetikoak.
- Behin konposatu kimikoak, beren ezaugarri guztiekin, plano digitalera eramanda, tresna konputazionalak aplikatzea posible da.
- Hauxe da kimiinformatikaren helburua: datu kimikoak aplikatzea estatistikak, ikaskuntza automatikoa, adimen artifiziala, datu-meatzaritza eta ereduak ezagutzeko metodoak.
- Algoritmo eta eredu horiek guztiek datu kopuru handi horren azterketa asko bizkortzen dute, azken helburu gisa sendagaiak garatzea izanik.
Nola laguntzen duen kimioinformatikak sendagai berriak aurkitzen
Funtsean, kimioinformatikak egiten duena hau da sendagaien aurkikuntza eta garapen prozesuko etapa guztiak optimizatzeaAipatzekoa da prozesu hau ziklo luze eta konplexua dela, 10-15 urte iraun dezakeena eta milaka milioi dolar kostatu daitekeena. Baina ahalegin horren zati handi bat asko sinplifikatu da kimikaren eta informatikaren fusioari esker. Ikus dezagun nola den posible hori sendagaien garapenaren hasierako faseetan:
1. etapa: Aurkikuntza eta ikerketa
Sendagai bat sortzeko, zientzialariek egiten duten lehenengo gauza gaixotasun baten kausa ikertzea da. Kausa horren barruan, Gaixotasuna tratatzeko alda daitekeen helburu edo jomuga biologiko bat (proteina edo gene bat adibidez) identifikatzen dute.Puntu honetan, kimioinformatikak helburu bat "drogagarria" den jakiten laguntzen du, hau da, baduen... torlojua (hasierako analogiara itzuliz) non bat aurkezteko giltza (molekula) hura aldatzen saiatzeko.
Horrez gain, datuak prozesatzeko teknikek ere laguntzen dute molekula hautagaiak identifikatu eta sortu (giltza sorta) helburuarekin elkarreragin zezaketenak. Milioi bat konposatu fisikoki probatu beharrean, emanaldi birtuala datu-base erraldoietan hautagairik onenak identifikatzeko. Horrela, lehen bi edo lau urte behar izaten zirenak orain denbora askoz gutxiagoan eta diru eta ahalegin inbertsio txikiagoarekin egiten dira.
2. fasea: Fase preklinikoa
Fase preklinikoan, identifikatutako konposatu itxaropentsuenak hartu eta zorrotz aztertzen dira haien segurtasuna eta eraginkortasuna ebaluatzeko. Ikerketa hauek normalean biak egiten dira In vitro (zeluletan eta ehunetan) bezala vivo (animalietan). Baina, Kimiografiak ikerketa horiek guztiak simulatzeko aukera ematen du in silico, hau da, ordenagailuan, eta laborategiko proben oso antzeko emaitzekin. Jakina, horrek baliabideak eta denbora aurrezten ditu, eta ehunka aldaera alferrikako sintetizazioa saihesten du.
3. fasea: Entsegu klinikoen faseak
Aurrekliniko ikerketak arrakastatsuak badira, konposatua gizakiekin probak egitera pasako da. Noski, konposatu hori oso indartsua izan daiteke probeta batean edo simulazio digital batean. Baina giza gorputzak ez badu xurgatzen, toxikoa bada edo gibelak azkarregi metabolizatzen badu, sendagaiaren porrota izango da. Beraz, gizakiekin probatu aurretik, beharrezkoa da... ADMET Propietateen Iragarpen Testa, Adsorzioa, Banaketa, Metabolismoa, Iraizketa eta Toxikotasuna neurtzen dituena konposatuaren giza gorputzean.
Zorionez, Kimiinformatika ereduek ADMET propietateen iragarpen probak ere exekutatu ditzakete.Hau egin daiteke konposatua animalietan probatu aurretik ere, hautagai problematikoak hasieratik baztertzeko. Berriz ere, simulazio digital hauek egiteak entsegu kliniko hutsalen kopurua murrizten du, baita proba-subjektuak erabiltzeko beharra ere (eta ondoriozko eragin etikoa).
Amaitzeko, ikuspegi orokorrean ikusi dugu zer den kimioinformatika eta nola laguntzen duen sendagai berriak aurkitzen. Diziplina zientifiko honen eskalagarritasuna izugarria da., beraz, emaitza gehiago eta hobeak espero dira etorkizunean. Kimikaren indarra adimen konputazionalarekin konbinatuz, aukera unibertso oso bat irekitzen da gaixotasunak azkarrago, zehatzago eta ekonomikoki tratatzeko.
Oso txikitatik jakinmin handia izan dut aurrerapen zientifiko eta teknologikoekin zerikusia duen guztiari buruz, batez ere bizitza errazagoa eta entretenigarriagoa egiten diguten horietaz. Maite dut azken berri eta joerekin eguneratuta egotea eta erabiltzen ditudan ekipo eta tramankuluei buruzko nire esperientziak, iritziak eta aholkuak partekatzea. Honek duela bost urte pasatxo web idazle izatera eraman ninduen, batez ere Android gailuetan eta Windows sistema eragileetan zentratuta. Konplikatua dena hitz sinplez azaltzen ikasi dut, irakurleek erraz uler dezaten.